即使僅用于限制電流，無刷電動機驅動器中的感應電流也是必不可少的。如果要在整個工作范圍內優化性能和穩定性，則必須使電流讀數保持一致。開關三相電橋的方法有很多，這使電流檢測變得復雜。并非總是很明顯，電流會以哪種方式流過電橋，特別是在考慮各種制動和驅動模式時。

低電流驅動器最簡單，最常見的格式是在公共負返回線上放置一個分流器，如圖1和2所示。

圖1：公共負極中的單個分流器

圖2：公共負極中的單個分流器，帶有電流指示

對于模擬驅動器中的單側開關，此格式非常不令人滿意，因為平均分流電流不是平均電動機電流。橋內有一個不通過分流電阻器的飛輪電流。需要檢測峰值電流，但這會立即引入噪聲問題。

單側開關的電橋電流

使用數字驅動器，可以在相關階段的導通時間內對分流電流進行采樣，但這并不是沒有問題的。在相之間接近換相時，可用于檢測電流的時間非常短，因為低速下的占空比很短。為了進一步加劇該問題，并聯電流具有許多高頻分量，必須通過一個具有非常高的壓擺率的放大器（可能約為20V / μs）來對其進行檢測。還必須考慮分流器上的共模電壓擺幅（圖3）。

圖3：接通時間期間的信號布局

PWM對單路并聯電流檢測的影響

如果采用動態制動，則分流器可能看不到任何電流，因此電橋容易損壞。較低的FET腳將需要周期性地導通，以便可以在分流器中采樣電流（圖4）。

圖4：PWM對單路并聯電流檢測的影響

動態制動電流

如果需要在沒有特定制動模式的情況下對制動進行良好的控制，則可以避免進行雙面開關。對于零電壓驅動，需要50％PWM。這確實意味著有更多時間在低速而不是高速下測量電流。分流器在每個PWM周期看到電流反向（圖5）。

圖5：動態制動電流

雙面開關

具有低電感電機的雙面開關的可能缺點是，紋波電流可能很高，這會增加FET中的開關損耗以及電機和分流器中的I2R損耗。

這次關于正弦換向還有進一步的復雜化。使用梯形換向時，橋的任一時刻都只有兩個支路被切換，但是當我們轉向正弦換向時，所有三個支路同時被切換。在圖6中，我們可以看到單個分流器將看到C相的電流，但該分流器將不會指示A相或B相電流。這僅意味著單個分流器不適用于正弦換向。

圖6：正弦換向

僅單并聯可準確指示C相電流

為了克服這個問題，可以使用兩個分流器，但這仍然不能解決由于PWM比率低而引起的檢測誤差問題，或者沒有檢測到動態制動電流或循環電流的問題。為此，我們現在將研究典型無刷驅動器中實際測得的分流電流與電樞電流之間的差異。

所研究的系統是一種改進的梯形驅動器，帶有如圖3所示的3個分流器的雙側開關。增加了一個霍爾效應電流傳感器，以測量實際的電樞電流。

圖7：具有3個分流器的雙面開關的梯形驅動器

三并聯驅動器

然后可以比較來自分流器和電流傳感器的電流讀數。

圖8中的屏幕截圖描繪了分流電壓（黃色）和電流傳感器輸出（藍色）。

圖8：分流電壓和電流傳感器輸出

相電流波形

觀察結果：

分流電流是電樞電流的整流形式。對于相同的電流，所示的傳感器輸出幅度比并聯輸出大50％。

在這種驅動中，分流電流與真實電樞電流之間存在相當大的周期性差異。

在電流最大值時，該關系或多或少是一致的，但是當電流接近零且上升時，一致性很差。電流下降時沒有一致性。

出現不一致的原因是，電橋內有循環電流不像正弦換向那樣流經分流器或重疊電流。

如果我們放大時基不一致，則會在圖9中進一步描述。

圖9：相電流波形

同樣，在電流上升期間，分流電流與電樞電流之間存在合理的關系，但在換相點，分流電流立即降至零，然后在電樞電流逐漸下降的同時又開始上升。由于存在電感，電樞電流無法立即改變。極有可能是感應電流沒有通過特定的分流器，從而導致了差異。

在周期的不同時期，我們可以觀察到圖10。

圖10：相電流波形

電樞電流接近于零，但并聯電流卻不為零。在換向點，兩個電流均為零，這是正確的，但分流電流迅速上升，而電樞電流卻不然。

我們可以很明顯地得出結論，在負線中使用分流器是測量許多無刷驅動器中電流的一種非常差的方法。三相電橋中的電流顯然非常復雜，尤其是當考慮多種操作模式時，包括動態制動，再生制動，正向和反向驅動以及FET支路開關選項。

電流測量不正確的癥狀可能是電動機振動和/或與負載有關的不穩定性。應對這種不穩定性可能意味著額外的阻尼，這通常會導致較差的瞬態響應。

一種替代方法是使用分流器來測量相電流，但這立即帶來了挑戰，即在分流器上存在很大的共模電壓擺幅，這需要非常精確的電阻分壓器網絡和精密放大器。同樣，當電流大于約30安培時，分流器中的熱量也開始成為問題。

邏輯選擇是采用電隔離電流傳感器來測量真實電樞電流。這些不一定是笨重的或昂貴的。圖11顯示了Raztec傳感器的低成本緊湊型安裝示例。

Raztec電流傳感器安裝在90A電機驅動器中

環形電流傳感器僅環繞電動機連接。電流隔離完全消除了共模效應，并且可以精確測量真實的電樞電流。傳感器的輸出接近軌到軌，因此不需要放大–電流信號可以直接饋送到A / D。Raztec RAZC系列傳感器能夠在最大外徑為10mm的情況下測量最大40A至最大250A的電流。

編輯：hfy